申请日2016.12.19
公开(公告)日2017.05.24
IPC分类号C02F11/04; C02F11/00
摘要
本发明涉及一种超声填料组合污泥减量装置及工艺，所述的污泥减量装置包括：主流生物处理组件，包括沿污泥流动方向依次连接的缺氧池、曝气池和沉淀池，所述的沉淀池的底部还通过管道接回所述缺氧池;侧流污泥减量组件：包括沿污泥流动方向依次连接的超声单元和生物减量单元，所述超声单元的入口连接所述沉淀池底部管道，所述生物减量单元的出口返回连接所述缺氧池。与现有技术相比，本发明的超声预处理能够改变污泥胞外聚合物形态与构成，降低污泥絮体的粒径，有助于加速污泥水解溶胞过程，而通过向侧流污泥减量组件中投加悬浮填料，则能为减量功能微生物提供栖息场所，延长其水力停留时间，从而实现污泥减量效率的提升。
摘要附图
权利要求书
1.一种超声填料组合污泥减量装置，其特征在于，包括：
主流生物处理组件：包括沿污泥流动方向依次连接的缺氧池、曝气池和沉淀池，所述的沉淀池的底部还通过管道接回所述缺氧池;所述的曝气池底部通过管道接回所述缺氧池。
侧流污泥减量组件：包括沿污泥流动方向依次连接的超声单元和生物减量单元，所述超声单元的入口连接所述沉淀池底部管道，所述生物减量单元的出口返回连接所述缺氧池。
2.根据权利要求1所述的一种超声填料组合污泥减量装置，其特征在于，所述的生物减量单元包括生物减量池和填充在生物减量池内的悬浮填料，在生物减量池底部还设有使所述悬浮填料呈现悬浮或漂浮状态的旋转单元。
3.根据权利要求2所述的一种超声填料组合污泥减量装置，其特征在于，所述的悬浮填料为SPR-1填料或德国海绵填料，其填充率为5～60%。
4.根据权利要求2所述的一种超声填料组合污泥减量装置，其特征在于，所述的生物减量池为厌氧池;
工作时，旋转单元的转速为100～500rpm。
5.采用如权利要求1～4任一所述的装置的超声填料组合污泥减量工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将待处理污水依次送入缺氧池和曝气池中处理，曝气池中处理的泥水混合液进入沉淀池固液分离后，底部沉淀的污泥一部分回流至缺氧池，另一部分泵入超声单元;
(2)超声单元预处理污泥后，继续送入生物减量单元处理，最后回流至缺氧池。
6.根据权利要求5所述的一种超声填料组合污泥减量工艺，其特征在于，步骤(1)中从沉淀池底部排出的污泥送入超声单元的含量占比为5-100%。
7.根据权利要求5所述的一种超声填料组合污泥减量工艺，其特征在于，步骤(2)中超声单元中的水力停留时间为0.5～30min，超声处理时的声能密度为0.1～2W/ml。
8.根据权利要求5所述的一种超声填料组合污泥减量工艺，其特征在于，步骤(2)中超声单元的运行方式为：超声5s，停止5s。
9.根据权利要求5所述的一种超声填料组合污泥减量工艺，其特征在于，步骤(2)中生物减量单元的水力停留时间为1～15天。
说明书
一种超声填料组合污泥减量装置及工艺
技术领域
本发明涉及污泥减量排放领域，尤其是涉及一种超声填料组合污泥减量装置及工艺。
背景技术
随着社会经济的持续发展和城市化进程加快，城市污水和工业废水排放量和处理量日益增大，相应的污水处理厂的污泥产生量也急剧上升。目前，我国每年干污泥产量约为934万吨，而且还以10%的速度逐年增长。
剩余污泥含水率高、体积大，通常采用先浓缩、脱水减容，再焚烧、卫生填埋、堆肥和土地利用等方式进行最终处置的方法。然而，剩余污泥中含有大量有害化学物质、寄生虫及重金属等，处理不当会威胁生态环境和人群健康。因此，无论是卫生填埋还是焚烧，均会遭遇选址困难和二次污染等问题。此外，污泥处理处置费用通常占污水处理厂总运行费用的25～50%，已成为污水运营单位沉重的财政负担。
在污水处理过程中实现污泥原位减量是解决剩余污泥问题的重要途径之一。污泥原位减量技术主要包括物理化学和生物过程减量技术两大类。物理化学原位减量技术通过向污泥中投加化学药剂(氧化剂、解偶联剂等)或者采用物理强化(如超声、高温热水解、微波)实现。尽管物化减量方法具有效果好、速度快的优点，但化学药剂投加尚需解决毒性副产物的产生、微生物活性抑制等问题，物化技术还面临能耗和成本偏高的问题。生物原位减量技术包括好氧-沉淀-厌氧(OSA)工艺、微型动物捕食、水解酸化预处理工艺、投加酶制剂或功能性微生物等。生物原位减量技术具有运行成本低、运行管理方便的优点，但是现有的好氧-沉淀-厌氧(OSA)工艺等往往减量效果不明显。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种超声填料组合污泥减量装置及工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种超声填料组合污泥减量装置，包括：
主流生物处理组件：包括沿污泥流动方向依次连接的缺氧池、曝气池和沉淀池，所述的沉淀池的底部还通过管道接回所述缺氧池;所述的曝气池底部通过管道接回所述缺氧池。
侧流污泥减量组件：包括沿污泥流动方向依次连接的超声单元和生物减量单元，所述超声单元的入口连接所述沉淀池底部管道，所述生物减量单元的出口返回连接所述缺氧池。
作为上述方案的优选，所述的生物减量单元包括生物减量池和填充在生物减量池内的悬浮填料，在生物减量池底部还设有使所述悬浮填料呈现悬浮或漂浮状态的旋转单元。
作为上述优选方案的更优选，所述的悬浮填料为SPR-1填料或德国海绵填料，其填充率为5～60%
作为上述优选方案的更优选，所述的生物减量池为厌氧池;
工作时，旋转单元的转速为100～500rpm。
超声填料组合污泥减量工艺，包括以下步骤：
(1)将待处理污水依次送入缺氧池和曝气池中处理，曝气池泥水混合液在沉淀池固液分离后，底部沉淀的污泥一部分回流至缺氧池，另一部分泵入超声单元;
(2)超声单元预处理污泥后，继续送入生物减量单元处理，最后回流至缺氧池。
作为上述方案的优选，步骤(1)中从沉淀池底部排出的污泥中送入超声单元的比例为5-100%。
作为上述方案的优选，步骤(2)中超声单元中的水力停留时间为0.5～30min，超声处理时的声能密度为0.1～2W/ml。
作为上述方案的优选，步骤(2)中超声单元的运行方式为：超声5s，停止5s。
作为上述方案的优选，步骤(2)中生物减量单元的水力停留时间为1～15天。
本发明为超声预处理耦合填料微生物富集活性污泥原位减量化处理，污泥减量型厌氧水解微生物经生物减量池内的悬浮填料挂膜驯化培养，进行污泥减量化处理的工艺启动与运行。本发明可提升污泥原位减量工艺的厌氧侧流减量速度，缩短反应时间，提高污泥减量效率。
本发明的减量化装置中：1)超声单元的前后端各有一个接口。主流生物处理组件曝气池污泥由前端接口流入超声单元，利用超声装置在短时间内产生的强大剪切力，使污泥颗粒粒径减小到适宜微生物水解的程度，增加颗粒的比表面积。此外，超声处理会使部分污泥颗粒破解，释放胞内物质，为减量微生物的增殖提供更多优质碳源。超声预处理后的污泥由后端接口流入生物减量单元。2)生物减量单元前后端各有一个接口。超声预处理后的污泥由前端接口入流生物减量单元。生物减量单元中填充悬浮填料，填料表面会富集世代生长周期较长的减量微生物，提高系统生物量，丰富该单元的生物相。超声预处理污泥经该单元生物减量后，通过后端接口由回流泵输送至主流生物处理系统前端。因此侧流污泥减量单元与主流生物处理系统又形成了溶胞-隐性生长减量构型。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)超声在短时间内产生强有力的剪切力，使污泥颗粒粒径减小，增大颗粒比表面积，适宜后续单元减量微生物吸收利用;亦可溶胞出更多的碳源提供给减量微生物增殖。从而加速水解速率，减少SSR反应器体积。
(2)由于侧流池中的污泥能够以生物膜的方式被固定在填料上，微生物在侧流池的停留时间变长，使得生长周期较长的微生物也能够繁殖，原生动物、后生动物的数量增多，富集在填料上形成厌氧菌层。结合缺氧好氧单元引入的异养菌，可实现协同减量。同时填料丰富了生物相，通过调节运行参数等方法，充分发挥生物捕食作用以及微生物的自身内源代谢作用，高度实现污泥减量化。
(3)超声预处理耦合填料微生物富集活性污泥原位减量化工艺，综合了上述两种方式的优点，优势互助，既能有效通过超声缩小颗粒粒径，降低后续厌氧水解负荷，加速水解速率，减少SSR反应器体积;又能通过填充填料给厌氧菌提供良好的生存环境，协同主反应器中异养菌，充分发挥溶胞隐性增长和生物捕食作用，高度实现污泥减量化。在降低SSR体积的同时控制物化技术的能耗，则能实现技术优势互补，推动污泥原位减量技术的产业化应用。
